Η γονιδιακή επεξεργασία δεν χρειάζεται μόνο να είναι ακριβής ως προς το DNA. Πρέπει να είναι ακριβής και ως προς το σημείο του σώματος όπου ενεργοποιείται. Μια νέα μελέτη στο Cell δείχνει έναν τρόπο να ελέγχεται από απόσταση το πότε και το πού δρα ένα εργαλείο CRISPR — προς το παρόν, όμως, μόνο σε ποντίκια.
Η ομάδα σχεδίασε μια μικρή, φωτοευαίσθητη εκδοχή του ενζύμου Cas12f, την οποία ονόμασε psCas12f, και τη μετέφερε μαζί με το οδηγό RNA σε ένα μόνο σωματίδιο αδενο-συσχετιζόμενου ιού (AAV). Το αποτέλεσμα αντιμετωπίζει ένα πρακτικό πρόβλημα της γονιδιακής θεραπείας: τα AAV έχουν περιορισμένο χώρο και τα μεγαλύτερα συστήματα CRISPR δεν χωρούν εύκολα μαζί με τα απαραίτητα στοιχεία ελέγχου.
Ένας διακόπτης που ενεργοποιείται με φως
Το psCas12f παραμένει ανενεργό μέχρι να εκτεθεί σε κατάλληλο φως. Επειδή το φως δεν διεισδύει εύκολα στους βαθύτερους ιστούς, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ειδικά σωματίδια που μπορούν να εκπέμπουν φως όταν διεγερθούν με εστιασμένο υπέρηχο.
Με αυτόν τον συνδυασμό, ο υπέρηχος λειτουργεί ως μέσο στόχευσης και τα σωματίδια ως τοπική πηγή φωτός. Η ενεργοποίηση μπορεί έτσι να περιοριστεί σε μια επιλεγμένη περιοχή, αντί να εξαρτάται μόνο από το αν το AAV έφτασε γενικά σε έναν συγκεκριμένο ιστό.
Τι έδειξαν τα πειράματα
Στα πειράματα, το σύστημα ενεργοποίησε γονιδιακή επεξεργασία σε στοχευμένες περιοχές του σκελετικού μυός, του ήπατος και του εγκεφάλου ποντικών. Η Nature περιγράφει το εύρημα ως προσπάθεια να ελεγχθεί η γονιδιακή επεξεργασία τόσο χωρικά όσο και χρονικά, ώστε να περιορίζεται η δράση έξω από τον ιστό-στόχο.
Το κρίσιμο σημείο δεν είναι ότι το CRISPR έγινε ξαφνικά «ακίνδυνο». Είναι ότι προστίθεται ένα ακόμη επίπεδο ελέγχου πάνω από την παράδοση του εργαλείου: ο ερευνητής μπορεί να αποφασίζει πότε θα επιχειρήσει να το ενεργοποιήσει και σε ποια θέση θα εστιάσει τον υπέρηχο.
Η απόσταση από μια θεραπεία σε ανθρώπους
Η μελέτη είναι προκλινική. Δεν απέδειξε ότι η μέθοδος είναι ασφαλής ή αποτελεσματική σε ανθρώπους, ούτε ότι αποφεύγει όλες τις ανεπιθύμητες αλλαγές στο γονιδίωμα. Παραμένουν ανοιχτά ερωτήματα για την κατανομή και την απομάκρυνση των σωματιδίων, τις απαιτούμενες δόσεις, την ανοσολογική απόκριση, την ακρίβεια της στόχευσης και τη διάρκεια του αποτελέσματος.
Υπάρχει επίσης μια πρακτική πρόκληση: το σύστημα πρέπει να λειτουργεί αξιόπιστα μέσα σε διαφορετικούς ανθρώπινους ιστούς, με διαφορετικό βάθος και πυκνότητα. Η δυνατότητα εστίασης του υπερήχου είναι πολλά υποσχόμενη, αλλά δεν μετατρέπει από μόνη της ένα πείραμα σε θεραπεία.
Αν τα επόμενα πειράματα επιβεβαιώσουν την ακρίβεια και την ασφάλεια της προσέγγισης, το φως και ο υπέρηχος θα μπορούσαν να γίνουν συμπληρωματικοί «διακόπτες» για γονιδιακές θεραπείες που χρειάζονται αυστηρό έλεγχο. Προς το παρόν, το αποτέλεσμα δείχνει κυρίως έναν πιο ρεαλιστικό δρόμο προς την ιδέα ότι το CRISPR θα πρέπει να δρα μόνο στον σωστό ιστό και τη σωστή στιγμή.